JP6458493B2 - Ｌｅｄ素子用基板、及びそれを用いたｌｅｄ実装モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ素子用基板、及びそれを用いたＬＥＤ実装モジュールの製造方法に関する。より詳しくは、多数の発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を実装し、画像表示装置の直下型のバックライトとして用いることができるＬＥＤ素子用基板、及びそれを用いたＬＥＤ実装モジュールの製造方法に関する。

近年、従来のブラウン管型のモニターに代わるものとして、低消費電力化、機器の大型化と薄型化の要請に応え得るものとして、ＬＥＤ素子をバックライト光源として用いた液晶テレビや液晶ディスプレー等の画像表示装置の普及が急速に進展している。

ＬＥＤ素子をこれらの表示装置において光源として実装するためには、通常、支持基板と配線部とからなる各種のＬＥＤ素子用基板が用いられている。そして、これらの基板上にＬＥＤ素子を実装した積層体（本明細書では、これを以下「ＬＥＤ実装モジュール」と言う）が、上記の液晶テレビ等の各種表示装置の光源、即ち、ＬＥＤバックライトとして広く用いられている。

近年のＬＥＤバックライトとして、いわゆる直下型のＬＥＤバックライトがある。直下型は、画面の直下に画素のようにＬＥＤを縦横に敷き詰める方式であり、エッジ式に比べて細かいエリアコントロールがし易く、光を均一に全体に広げることができる。

ＬＥＤ素子の実装の形態としては、例えば、金属ベース基板の金属面にＬＥＤ素子を直接実装する方法が提案されている（特許文献１参照）。しかし、この方法は、金属ベースが板状であるために設計の自由度に乏しく、基板１枚ごとのバッチ生産となるため生産性も低い。

これに対し、ポリエステル樹脂フィルム基材に金属回路を形成したフレキシブル基板も知られている（特許文献２参照）。ポリエステル樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムやポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）が記載されている。

特開２００９−８１１９４号公報 特開２０１２−５９８６７号公報

特許文献２に記載されているＰＥＴフィルムやＰＥＮフィルムは、耐熱性樹脂の代表例であるポリイミドなどに比べて熱収縮性が高い。このため、これらのフィルム基材上に銅箔などの金属配線部を形成した場合、ＬＥＤ素子を実装する際のハンダ固定の高温によってフィルム基材が収縮し、基材が反ってカールしたり、カールによって後加工時に折れ曲がるなどの不良が発生する。

しかも、直下型のＬＥＤバックライトにおいては、エッジ式に比べて多数のＬＥＤを基板上に配置することが必要なため、多数のハンダ固定が必要となり、上記の問題が極めて顕著に発生する。

このため、フィルム基材にアニール処理を施して熱収縮率を小さくする処理などが必須となっていたが、アニール工程の手間とコストがかかるうえ、アニール処理によっても熱収縮を完全に抑えることは困難であり、依然として熱収縮対策は不十分で他の方法が切望されていた。

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、直下型のバックライトとして使用するために多数のＬＥＤをハンダ接合する場合においても、熱収縮を効果的に抑制できるＬＥＤ素子用基板、及び、それを用いたＬＥＤ実装モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、樹脂フィルム基材上に多くのＬＥＤ素子を実装することができる金属配線部を形成し、金属配線部間の絶縁部の上方と、ＬＥＤ素子の下方との間に形成される空間に、リフローによって収縮した樹脂フィルム基材を収容させることで、熱収縮性の高いＰＥＴフィルムやＰＥＮフィルムを用いた場合にも、ＬＥＤ素子用基板の熱収縮を効果的に防止できることを見出して本発明を完成するに至った。具体的に本発明は以下のものを提供する。

（１） 可撓性を有する樹脂フィルム基材と、
前記樹脂フィルム基材上に金属が積層されており、ＬＥＤ素子の両電極間を導通させるための、絶縁部が形成されている金属配線部と、
前記絶縁部を挟んで両側の金属配線部上に前記ＬＥＤ素子の両電極がハンダ接合されているＬＥＤ素子と、を備え、
前記絶縁部上方と前記ＬＥＤ素子下方との間には収縮緩和空間が存在し、
前記収縮緩和空間には、前記樹脂フィルム基材が、上方に向かって凸状をなして収容されているＬＥＤ実装モジュール。

（２） 前記樹脂フィルム基材の凸状をなしている頂部が、前記ＬＥＤ素子と接していない状態で収容されている（１）に記載のＬＥＤ実装モジュール。

（３） 前記樹脂フィルム基材がポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートである（１）又は（２）に記載のＬＥＤ実装モジュール。

（４） 前記収縮緩和空間の断面視における、前記絶縁部の幅が０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であり、前記ハンダ層の厚さと前記金属の厚さとの合計積層厚さで定義される収縮緩和空間の最大高さが５０μｍ以上２００μｍ以下である、（１）から（３）のいずれかに記載のＬＥＤ実装モジュール。

（５） 前記金属配線部は、前記樹脂フィルム基材の一方の表面の９５％以上の範囲を被覆している（１）から（４）のいずれかに記載のＬＥＤ実装モジュール。

（６） 前記ＬＥＤ素子の両電極が、リフローによって温度１５０℃以下でハンダ接合されている（１）から（５）のいずれかに記載のＬＥＤ実装モジュール。

（７） 前記金属配線部の平均厚さが５μｍ以上５０μｍ以下である（１）から（６）のいずれかに記載のＬＥＤ実装モジュール。

（８） （１）から（７）のいずれかに記載のＬＥＤ実装モジュールをバックライトとして備える画像表示装置。

本発明によれば、ＬＥＤバックライトとして、ハンダ接合による耐熱収縮性に優れるＬＥＤ素子用基板を提供することができる。

本発明に用いるＬＥＤ素子用基板の金属配線部の全体構成を模式的に示す平面図である。 図１の部分拡大図であり、ＬＥＤ素子用基板の金属配線部の全体構成の説明に供する図面である。 図２のＡ−Ａ部分断面図である。 図３において、リフロー後にＬＥＤ素子をハンダ接合した後の部分断面図である。 ＬＥＤ実装モジュールの一例を模式的示す平面図である。 図５の部分拡大図であり、本発明のＬＥＤ実装モジュールにおけるＬＥＤ素子の実装態様の説明に供する図面である。 本発明のＬＥＤ実装モジュールを用いた画像表示装置の層構成の概略を模式的に示す斜視図である。

以下、本発明のＬＥＤ実装モジュール、画像表示装置の各実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に何ら限定されず、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。

＜ＬＥＤ素子用基板＞
ＬＥＤ素子２を実装する前のＬＥＤ素子用基板１は、図１、図２に示す通り、可撓性を有する単一の樹脂からなる樹脂フィルム基材１１の表面に、金属箔等からなる導電性の金属配線部１３が、接着剤層１２（図３参照）を介して形成されている。金属配線部１３は、樹脂フィルム基材１１上において、マトリックス状に配置されるＬＥＤ素子２を導通することができる態様で形成されている。

ＬＥＤ素子用基板１は、図３及び図６に示す通り、樹脂フィルム基材１１及び金属配線部１３上に熱硬化型インキ等からなる絶縁性保護膜１５が形成されている。この絶縁性保護膜１５は、ＬＥＤ素子用基板１の耐マイグレーション特性向上のために、金属配線部１３の表面のうちＬＥＤ素子２を実装するための接続部分を除く全面、及び、樹脂フィルム基材１１の表面のうち金属配線部１３の非形成部分の概ね全面を覆う態様で形成される。

ＬＥＤ素子用基板１は、図３に示す通り、樹脂フィルム基材１１及び金属配線部１３上に、更に、白色樹脂等からなる反射層１６が、絶縁性保護膜１５の上に更に積層されているものであることが好ましい。特に、ＬＥＤ素子用基板１にＬＥＤ素子２を実装したＬＥＤ実装モジュール１０を、図７に示すような画像表示装置１００のバックライトとして用いる場合には、この反射層１６をＬＥＤ実装モジュールの最表面に配置することが一般的には必須である。ただし、絶縁性保護膜１５に反射機能を備えさせて、これにより、反射層を設置せずに必要な反射機能を絶縁性保護膜によって担保することもできる。

図４に示すように、ＬＥＤ素子用基板１は、ＬＥＤ素子２が、ハンダ層１４を介して、金属配線部１３の上に導電可能な態様で実装されたＬＥＤ実装モジュール１０となる。そして、この大型のＬＥＤ実装モジュール１０は、大型の画像表示装置やその他の様々なＬＥＤ素子搭載電子機器に好ましく用いることができる。

ＬＥＤ素子用基板１のサイズについては、好ましくは、図５に示す対角線ｄの長さが、少なくとも３２インチ以上、好ましくは６５インチ以上である。また、１００個以上、好ましくは１０００個以上のＬＥＤ素子２を、マトリックス状に実装することができるものである。図４は、ＬＥＤ素子用基板１へのＬＥＤ素子２の実装態様の一例であるが、Ｘ方向に４０個、Ｙ方向に３０個、計１２００個のＬＥＤ素子２が実装されている一例を図示している。尚、本発明のＬＥＤ素子用基板の平面形状は、必ずしも矩形状に限定されない。本明細書において、「対角線の長さが３２インチ以上である」とは、例えば、ＬＥＤ素子用基板が楕円形である場合にはその長径の長さをいう。

［樹脂フィルム基材］
樹脂フィルム基材１１の材料としては、シート状に成形された可撓性を有する熱可塑性樹脂を用いる。ここで、シート状とはフィルム状を含む概念であり、いずれも可撓性を有する物である限り本発明において両者に差はない。

本発明においては、樹脂として好ましくはポリエステルフィルムである、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムまたはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を用いる。これらは主としてＰＥＴ骨格やＰＥＮ骨格を有していればよく、たとえば耐加水分解性などが各種変性等によって付与されていてもよい。また、難燃性の無機フィラー等の添加によって難燃性を向上させたＰＥＴ等も含まれる。通常、ＰＥＴやＰＥＮは、１軸又は２軸に延伸されており、所定の熱収縮性を有している。

本発明の樹脂フィルム基材１１は、アニール処理を不要とするものであるが、必要に応じてアニール処理を行い、その熱収縮開始温度が、絶縁性保護膜１５を形成する熱硬化型インキの熱硬化温度以上となるように耐熱性が向上させたものを用いてもよい。例えば、絶縁性保護膜１５が、熱硬化温度が８０℃程度の熱硬化型インキで形成されるものである場合、通常８０℃程度であるＰＥＮの熱収縮開始温度を、アニール処理によって１００℃程度まで向上させてもよい。

尚、本明細書における「熱収縮開始温度」とは、ＴＭＡ装置に測定対象の熱可塑性樹脂からなるサンプルシートをセットし、荷重１ｇをかけて、昇温速度２℃／分で１２０℃まで昇温し、その時の収縮量（％表示）を測定し、このデータを出力して温度と収縮量を記録したグラフから、収縮によって、０％のベースラインから離れる温度を読みとり、その温度を熱収縮開始温度としたものである。

樹脂フィルム基材１１の絶縁性については、例えば画像表示装置のバックライト等としての一体化時に、ＬＥＤ素子用基板１に必要とされる絶縁性を付与し得る体積固有抵抗率を有する樹脂であることが求められる。一般的には、樹脂フィルム基材１１の体積固有抵抗率が１０^１４Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、１０^１８Ω・ｃｍ以上であることがより好ましい。

樹脂フィルム基材１１の厚さは、後述する収縮緩和空間への凸部の収容の観点からは、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。１０μｍ未満であると支持体としての剛性がなくなるので好ましくなく、１００μｍを超えると樹脂フィルムの弾性が強くなり、緩和機構として働かなくなるので好ましくない。

［接着材層］
ＬＥＤ素子用基板１の表面上への金属配線部１３の接合は、接着剤層１２を介したドライラミネート法によって行われることが好ましい。この接着剤層１２を形成する接着剤は、絶縁性保護膜１５を形成する熱硬化型インキの熱硬化温度における耐熱性を有するものであれば公知の樹脂系接着剤を適宜用いることができる。それらの樹脂接着剤のうち、ウレタン系、ポリカーボネート系、またはエポキシ系の接着剤等を特に好ましく用いることができる。

［金属配線部］
図１及び図２に示す通り、金属配線部１３は、ＬＥＤ素子用基板１の表面上に導電性基材によって形成される配線パターンである。本発明における金属配線部１３は、例えば１０００個以上のＬＥＤ素子２の間を導通して必要な電流を流して電気を供給する機能を有するとともに、ＬＥＤからの放熱部を兼ねているものである。

金属配線部１３の配置は、ＬＥＤ素子の導通可能な配置であれば特定の配置には限定されない。但し、ＬＥＤ素子用基板１においては、樹脂フィルム基材１１の一方の表面の少なくとも９５％以上、好ましくは９８％以上の範囲が、この金属配線部１３によって被覆されていることが好ましい。これにより、樹脂フィルム基材１１としてＰＥＴやＰＥＮを用いた場合でも、ＬＥＤ素子用基板１全体の熱収縮防止できる。なお、本発明においては、樹脂フィルム基材１１が露出する絶縁部（絶縁スリット部１３２）についても、収縮緩和空間によって熱収縮対策がなされている。

また、上記の導通と被覆率との要件を満たすために、金属配線部１３は、図１に示すように、ＬＥＤ素子２の金属配線部１３への接合部分である実装の基本単位が、マトリックス上にＸＹ両方向に繰り返されている配置であることが好ましい。実装の基本単位とは、図２に示す通り、隣接する複数の矩形状の導電プレート部１３１と、導電プレート部１３１の間の隙間部分である絶縁スリット部１３２とからなる実装の基本となる構成単位のことを言う。また、金属配線部１３は、主には異なる行に配置される導電プレート部１３１の間を接続するコネクター配線１３３を有する。また、金属配線部１３は、その末端部分において、ＬＥＤ実装モジュール１０と外部電源等との電気的接続を行うための端子１３４を有する。ＬＥＤ素子用基板１は単一の樹脂フィルムを基板としているため、金属配線部１３を構成する導電プレート部１３１、コネクター配線１３３、端子１３４の配置とそれらの組合せは設計の自由度が極めて高く、多数のＬＥＤ素子２の導通の形態について直列、並列いずれの接続によることも可能であり、単一の実装後のＬＥＤ機材に応じて両者を最適に組み合わせた配線とすることが容易にできる。

金属配線部１３における絶縁スリット部（本発明の絶縁部に相当）１３２の幅は、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下のスリット状であることが好ましく、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。ここでスリット状とは全体としてスリット形状の意味であり、必ずしも単純な線状（もちろん曲線も含む）に限らず、たとえばＬＥＤのハンダ接続部として平面視で一部に凹凸部が配置されているものも含む意味である。

樹脂フィルム基材１１の面積に対して、金属配線部１３の導電プレート部１３１は９５％以上被覆されており、少なくとも本発明における、ＬＥＤ素子の実装にかかる高温下で、この部分は熱収縮しない。すなわち、絶縁部である絶縁スリット部１３２の面積割合が５％未満であって、更に、絶縁スリット部１３２の幅が１．０ｍｍ以下であることによって、樹脂フィルム基材１１の露出を最低限に抑えて、ＬＥＤ素子用基板１の熱収縮自体を実質的に防止することができる。

また、スリット部の幅を１ｍｍ以下に狭めることにより、導電プレート部１３１間における好ましい熱の伝達が可能となる。好ましい熱の伝達は、例えば、ローカルディミング方式（ＬＥＤ発光輝度の細かいエリアコントロール）の大型のＬＥＤバックライトにおいて局所的な発熱が発生した場合、相対的に高温度となった部分の導電プレート部１３１から相対的に低い温度のままである導電プレート部１３１への熱の移動させる作用が挙げられる。これにより、ＬＥＤバックライトにおける局所的な高温度をＬＥＤ素子用基板全体に放散して局所的な温度上昇による各ＬＥＤ素子の機能低下や故障を防止することができる。

なお、導電プレート１３１間の短絡を防止するため、及び後述の収縮緩和空間内へ樹脂フィルム基材１１の凸部を収容するスペースを確保する観点から、絶縁スリット部１３２の幅は、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。

金属配線部１３を構成する金属の熱伝導率λは２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましく、３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下がより好ましい。金属配線部１３を構成する金属の電気抵抗率Ｒは３．００×１０^−８Ωｍ以下が好ましく、２．５０×１０^−８Ωｍ以下がより好ましい。ここで、熱伝導率λの測定は、たとえば、京都電子工業社製の熱伝導率計ＱＴＭ−５００を用いることができ、電気抵抗率Ｒの測定は、たとえば、ケースレー社製の６５１７Ｂ型エレクトロメータを用いることができる。これによれば、たとえば銅の場合、熱伝導率λは４０３Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、電気抵抗率Ｒは１．５５×１０^−８Ωｍとなる。これにより、放熱性と電気伝導性の両立を図ることができる。より具体的には、ＬＥＤ素子からの放熱性が安定し、電気抵抗の増加を防げるので、ＬＥＤ間の発光バラツキが小さくなってＬＥＤの安定した発光が可能となり、また、ＬＥＤ寿命も延長される。更に、熱による基板等の周辺部材の劣化も防止できるので、ＬＥＤ素子用基板をバックライトとして組み込んだ画像表示装置自体の製品寿命も延長できる。

なお、金属配線部１３の表面抵抗値は、５００Ω／□以下が好ましく、３００Ω／□以下がより好ましく、更に１００Ω／□以下が好ましく、特に５０Ω／□以下が好ましい。下限は０．００５Ω／□程度である。

金属としては、アルミニウム、金、銀、銅などの金属箔が例示できる。金属配線部１３の厚さは、ＬＥＤ素子用基板１に要求される耐電流の大きさ等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、一例として厚さ１０μｍ〜５０μｍが挙げられる。放熱性向上の観点、及び後述の収縮緩和空間内へ樹脂フィルム基材１１の凸部を収容するスペースを確保する観点から、金属配線部１３の厚さは、１０μｍ以上であることが好ましい。また、金属層厚みが上記下限値に満たないと、樹脂フィルム基材１１の熱収縮の影響が大きく、はんだリフロー処理時に処理後の反りが大きくなりやすいため、この観点からも金属配線部１３の厚さは１０μｍ以上であることが好ましい。一方、同厚さが、５０μｍ以下であることによって、ＬＥＤ素子用基板の十分なフレキシブル性を保持することができ、重量増大によるハンドリング性の低下なども防止できる。

また、金属配線部１３は電解銅箔であり、樹脂フィルム基材１１との積層面側の表面粗さＲzが１．０以上１０．０以下であることが好ましい。放熱性の観点から、表面粗さを上記範囲内とすることで、特に樹脂フィルム基材１１との積層面側の表面積を増大でき、放熱性を更に高めることができる。また、表面凹凸によって樹脂フィルム基材１１との密着性を向上できるので、これによっても放熱性を向上できる。このような表面粗さＲｚは、電解銅箔の粗面側（マット面側）を好適に用いることができる。

［ハンダ層］
ＬＥＤ素子用基板１においては、金属配線部１３とＬＥＤ素子２との接合については、リフロー方式によってハンダ層１４を介した接合を行う。ハンダ層１４の厚さは、後述の収縮緩和空間内へ樹脂フィルム基材１１の凸部を収容するスペースを確保する観点から、５０μｍ以上２００μｍであることが好ましい。

［絶縁保護膜］
絶縁性保護膜１５は、上述の通り、熱硬化型インキによって、金属配線部１３と樹脂フィルム基材１１の表面上の電気的接合が必要となる一部分を除いた他の部分に、主としてＬＥＤ素子用基板１の耐マイグレーション特性を向上させるために形成される。

熱硬化型インキとしては、熱硬化温度が１００℃以下程度のものであれば、公知のインキを適宜好ましく用いることができる。具体的には、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、エポキシ系及びフェノール系樹脂、エポキシアクリレート樹脂、シリコーン系樹脂等、を其々ベース樹脂とする絶縁性インキを好ましく用いることができるインキの代表例として挙げることができる。また、これらのうちでも、ポリエステル系の熱硬化型の絶縁インキは、可撓性に優れる点から、ＬＥＤ素子用基板１の絶縁性保護膜１５を形成するための材料として特に好ましい。

また、絶縁性保護膜１５を形成する熱硬化型インキは、例えば、二酸化チタン等の無機白色顔料を更に含有する白色のインキであってもよい。絶縁性保護膜１５を白色化することで、意匠性の向上を図ることができる。

尚、以上の絶縁性の熱硬化型インキによる絶縁性保護膜１５の形成は、スクリーン印刷等公知の方法によって行うことができる。

［反射層］
反射層１６は、上記のＬＥＤ実装モジュール１０において、発光能力を向上させることを目的として、本実施形態では、ＬＥＤ素子用基板の発光面側の最表面に、ＬＥＤ素子２の実装部分を除いて積層される。ＬＥＤ素子の発光を反射し、所定の方向へ導くための反射面を持つ部材であれば特に限定されないが、白色ポリエステル発泡タイプの白色ポリエステル、白色ポリエチレン樹脂、銀蒸着ポリエステル等を、最終製品の用途とその要求スペック等に応じて適宜用いることができる。

＜ＬＥＤ素子用基板の製造方法＞
ＬＥＤ素子用基板１は、従来公知の電子基板の製造方法の一つであるエッチング工程と、によって製造することができる。また、必要に応じて、予め当該樹脂にアニール処理による耐熱性向上処理を施してもよいが、本発明の製造方法によれば、アニールレスで低熱収縮のＬＥＤ素子用基板を製造することができる。

［アニール処理］
本発明においては必須ではないが、アニール処理は、従来公知の熱処理手段を用いることができる。アニール処理温度の一例としては、樹脂フィルム基材１１を形成する熱可塑性樹脂がＰＥＮである場合、ガラス転移温度から融点の範囲、更に具体的には１６０℃から２６０℃、より好ましくは１８０℃から２３０℃の範囲である。アニール処理時間としては、１０秒から５分程度が例示できる。このような熱処理条件によれば、一般的に８０℃程度であるＰＥＮの熱収縮開始温度を、１００℃程度に向上させることができる。

［エッチング工程］
必要に応じてアニール処理を経た樹脂フィルム基材１１の表面に、金属配線部１３の材料とする銅箔等の金属配線部１３を積層してＬＥＤ素子用基板１の材料とする積層体を得る。積層方法としては、コストや生産性の面からは、金属箔をウレタン系の接着剤によって樹脂フィルム基材１１の表面に接着する方法が有利である。

次に、上記の積層体の金属箔の表面に、金属配線部１３の形状にパターニングされたエッチングマスクを形成する。エッチングマスクは、将来、金属配線部１３となる金属箔の配線パターン形成部分がエッチング液による腐食を免れるために設けられる。エッチングマスクを形成する方法は特に限定されず、例えば、フォトレジストまたはドライフィルムをフォトマスクを通して感光させた後で現像することにより積層シートの表面にエッチングマスクを形成してもよいし、インクジェットプリンター等の印刷技術により積層シートの表面にエッチングマスクを形成してもよい。

次に、エッチングマスクに覆われていない箇所における金属箔を浸漬液により除去する。これにより、金属箔のうち、金属配線部１３となる箇所以外の部分が除去される。

最後に、アルカリ性の剥離液を使用して、エッチングマスクを除去する。これにより、エッチングマスクが金属配線部１３の表面から除去される。

［絶縁性保護膜及び反射層形成工程］
金属配線部形成後、必要に応じて絶縁性保護膜１５及び反射層１６を更に積層する。これらの積層は公知の方法によって行うことができる。採用する材料によりスクリーン印刷等の印刷法或いは、ドライラミネーション、熱ラミネーション法等、各種のラミネート処理方法によることができる。

＜ＬＥＤ実装モジュール＞
ＬＥＤ素子用基板１の金属配線部１３に、ＬＥＤ素子２を直接実装することにより、ＬＥＤ実装モジュール１０を得ることができる。

ＬＥＤ素子２は、Ｐ型半導体とＮ型半導体が接合されたＰＮ接合部での発光を利用した発光素子である。Ｐ型電極、Ｎ型電極を素子上面、下面に設けた構造と、素子片面にＰ型、Ｎ型電極の双方が設けられた構造が提案されている。いずれの構造のＬＥＤ素子２も、本発明のＬＥＤ実装モジュール１０に用いることができるが、上記のうち素子片面にＰ型、Ｎ型電極の双方が設けられた構造のＬＥＤ素子を特に好ましく用いることができる。

ＬＥＤ実装モジュール１０は、上述の通り、高い放熱性を発揮することができる金属配線部１３に、ＬＥＤ素子２を直接実装するものである。これにより、ＬＥＤ素子２の点灯時に発生する熱が金属配線部１３の全体に速やかに拡散し、大型のＬＥＤ実装モジュール１０の放熱性が大きく向上する。

ＬＥＤ実装モジュール１０は、ＬＥＤ素子１００個以上、好ましくは１０００個以上のＬＥＤ素子２の実装を前提とする、画面サイズ換算で３２インチ以上、好ましくは６５インチ以上に適用されることが好ましい。本発明のＬＥＤ素子用基板は回路設計の自由度が高いため、実装されるＬＥＤ素子２の配置間隔等は自在に調整することが可能であり、大型の画像表示装置における様々な要求物性に従来よりも低コストで対応することができる。

＜ＬＥＤ実装モジュールの製造方法＞
ＬＥＤ素子用基板１を用いたＬＥＤ実装モジュール１０の製造方法について説明する。金属配線部１３へのＬＥＤ素子２の接合は、ハンダ接合により好ましく行うことができる。このハンダによる接合は、リフロー方式、或いは、レーザー方式などがあるが、本発明においては好ましくはリフロー方式を用い、より好ましくは温度１５０℃以下のリフロー工程でＬＥＤ素子をハンダ接合することが好ましい。このようにリフロー工程の低温化と組み合わせることで、ＬＥＤ素子用基板１の熱収縮を更に防止でき、アニールレスの製造を可能とする。

リフロー方式は、金属配線部１３にハンダを介してＬＥＤ素子２を搭載し、その後、ＬＥＤ素子用基板１をリフロー炉内に搬送して、リフロー炉内で金属配線部１３に所定温度の熱風を吹きつけることで、ハンダペーストを融解させ、ＬＥＤ素子２を金属配線部１３にハンダ付けする方法である。ハンダペーストとしては１５０℃以下で融解する低温ハンダを用いることが好ましい。

＜収縮緩和空間への樹脂基材フィルム凸部の収容＞
リフロー工程におけるリフロー加熱前の段階においては、図３に示すように、図２の断面視Ａ−Ａにおいて、絶縁スリット部１３２で構成される下面と、ＬＥＤ素子２で構成される上面と、金属箔の導電プレート部１３１の厚さ及びハンダ層１４との合計積層厚さで構成される両側壁と、で囲まれる所定の加熱前の予備収縮緩和空間５５が存在する。

図３における収縮緩和空間５５の幅Ｗは、絶縁スリット部１３２の幅に相当し、好ましくは０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。また、予備収縮緩和空間５５の高さＨは、金属箔の導電プレート部１３１の厚さ及びハンダ層１４との合計積層厚さであり、好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下である。予備収縮緩和空間５５の大きさをこの範囲とすることにより、収縮した樹脂フィルム基材１１をうまく収縮緩和空間５０内に収容できる。

この点につき具体的に説明すると、図３の状態からリフロー工程行い加熱すると、ＰＥＴやＰＥＮの樹脂フィルム基材１１は熱収縮するが、このとき、図４に示すように、収縮した樹脂フィルム基材１１は凸部１１５を形成して収縮緩和空間５０内に収容される。このため、本来、熱収縮するので樹脂フィルム基材として用いることができないＰＥＴやＰＥＮが樹脂フィルム基材１１として使用可能になる。

凸部１１５の頂部は、ＬＥＤ素子２との接合強度を維持する観点から、ＬＥＤ素子２に接しない状態とすることが好ましい。すなわち、凸部１１５の頂部がＬＥＤ素子２に接すると、凸部１１５からの応力がＬＥＤ素子２にかかり、ＬＥＤ素子２とのハンダ接合強度が低下する恐れがあるので好ましくない。このような凸部１１５の形成の程度の調整は、上記の収縮緩和空間の大きさや、樹脂フィルム基材１１の材質、厚さや、リフロー条件、などによって適宜調整可能である。なお、収縮による凸部１１５を調整するために、樹脂フィルム基材１１の裏面側（接着剤層１２とは反対側の面）に、別途放熱性を高めるアルミ箔などの金属箔を積層してもよい。

＜画像表示装置＞
図７は、直下型のＬＥＤ実装モジュール１０を用いた画像表示装置１００の層構成の概略を模式的に示す斜視図である。画像表示装置１００は、所定の間隔でマトリクス状に配列された複数のＬＥＤ素子２を駆動（発光）することによって、文字や映像等の情報（画像）をモニター３に表示する。ＬＥＤ素子２は、ＬＥＤ素子用基板１の金属配線部１３に実装されている。また、ＬＥＤ実装モジュール１０から放熱される熱を更に効率よく外部に放射するための放熱構造４が樹脂基材の裏面側に設置されていることが更に好ましい。

１ ＬＥＤ素子用基板
１１ 樹脂フィルム基材
１１５ 凸部
１２ 接着材層
１３ 金属配線部
１３１ 導電プレート部
１３２ 絶縁スリット部（絶縁部）
１３３ コネクター配線
１３４ 端子
１４ ハンダ層
１５ 絶縁性保護膜
１６ 反射層
２ ＬＥＤ素子
３ モニター
４ 放熱構造
１０ ＬＥＤ実装モジュール
５０ 収縮緩和空間
５５ 予備収縮緩和空間
１００ 画像表示装置

Claims (7)

1. 可撓性を有し、且つ、熱収縮性を有する樹脂フィルム基材と、
   前記樹脂フィルム基材上に金属が積層されており、ＬＥＤ素子の両電極間を導通させるための、絶縁部が形成されている金属配線部と、
   前記絶縁部を挟んで両側の金属配線部上に前記ＬＥＤ素子の両電極がハンダ接合されているＬＥＤ素子と、を備え、
   前記絶縁部の上面で構成される下面と、前記ＬＥＤ素子の下面で構成される上面と、前記金属と、該金属の表面に積層されているハンダ層との合計積層厚さで構成される両側壁と、で囲まれる収縮緩和空間が存在し、
   前記収縮緩和空間の断面視における、前記絶縁部の幅が０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であり、前記ハンダ層の厚さと前記金属の厚さとの合計積層厚さで定義される収縮緩和空間の最大高さが５０μｍ以上２００μｍ以下であって、
   前記樹脂フィルム基材の一部分であって前記両側壁間において絶縁部を構成している部分のみが、該樹脂フィルム基材の他の部分であって前記絶縁部を構成していない部分よりも上方に向かって突出している部分である凸部が形成されていて、
   前記凸部が前記収縮緩和空間内に収容されているＬＥＤ実装モジュール。
2. 前記凸部は、その頂部が、前記ＬＥＤ素子と接していない状態で、前記収縮緩和空間内に収容されている請求項１に記載のＬＥＤ実装モジュール。
3. 前記樹脂フィルム基材がポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートである請求項１又は２に記載のＬＥＤ実装モジュール。
4. 前記金属配線部は、前記樹脂フィルム基材の一方の表面の９５％以上の範囲を被覆している請求項１から３のいずれかに記載のＬＥＤ実装モジュール。
5. 前記金属配線部の平均厚さが５μｍ以上５０μｍ以下である請求項１から４のいずれかに記載のＬＥＤ実装モジュール。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のＬＥＤ実装モジュールの製造方法であって、
   前記ＬＥＤ素子の両電極を、リフローによって温度１５０℃以下でハンダ接合する製造方法。
7. 請求項１から５のいずれかに記載のＬＥＤ実装モジュールをバックライトとして備える画像表示装置。

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